汽车铝合金轮毂制造新工艺液态模锻法的应用(二)
2.成形工艺条件的确定(1)铝合金的熔炼及模具准备
轮毂工作时承受较大的冲击载荷,常用铝—硅合金制造。选用ZL107合金,电炉熔炼,以便比较准确地控制熔炼温度,并最好进行精炼除气处理。由于金属充填距离较长,为了增加充填性,浇注温度提高到730℃,模具工作前应预热到310℃,采用电阻丝加热,预热同时涂润滑剂,以便顺利脱模。采用石墨机油为润滑剂,为了保证均匀,最好采用喷涂。浇注温度与模具温度太高,会使工件表面粗糙甚至粘焊,温度过低,金属冷却太快,给充填成形造成困难。
(2)浇注与加压
液态模锻时没有浇口和冒口,所以要比较精确地定量浇注。采用漏斗浇注,漏斗需加热至与金属液相近的温度,进行“底注”,以避免金属液喷溅到模具上造成缺陷。
由于工件平面尺寸较大,散热较快,要在尽可能短的时间内浇注完毕,大型液压机速度较慢,快速下行转入工作加压需要一定时间,所以浇注后让凸模尽快下行,使开始加压时间控制在5~8s,加压速度在0.1m/s左右。速度太快会使金属液向外喷溅,造成浇不足。加压压力要大于100MPa,这是由于轮缘有一定高度,压力太低,会在轮缘与轮辐的连接部分压力不足,机械性能较差。保压时间约10s,冷却时间在15~20s,保压冷却时间太长,工件温度过低,会使脱模力大幅度增加,脱模困难甚至造成工件收缩破裂。
3.环形冷隔的处理
直接液态模锻时部分金属液上移充型,它与原金属液面之间形成一圈冷隔,这种冷隔有时是难以避免的,提高浇注温度与模具预热温度,缩短开始加压时间后,冷隔有所减轻,但无法完全避免,仍有1~1.5mm深冷隔,如图3所示。为此,在模具上冷隔形成的高度开一个R2的半圆弧,使冷隔形成在突起的圆弧上,在机加工工序切除,这样就完全消除了冷隔的影响。
四、轮毂机械性能的检测
为了检测轮毂的机械性能,首先对其进行热处理,热处理条件为515±5℃保温6h淬火,175±5℃保温6h回火,并加工成试件。
五、结论
(1)汽车铝合金轮毂的液态模锻工艺可行,产品性能优于目前的制造方法。
(2)该工艺设备简单、投资小,材料利用率高,产品成本低。
(3)工艺过程容易实现自动化,适于汽车配件的批量生产。
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